JP2006344526A - 荷電粒子ビーム装置、及びｔｆｔ基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 荷電粒子ビーム装置に新たな構成を付加することなく、加熱装置が発生する磁場の影響を低減する。
【解決手段】 荷電粒子ビーム装置は、対象物に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置において、対象物を加熱する加熱装置１を備える。加熱装置１は、駆動電流の供給を受けて対象物を加熱し、この駆動電流が流れる流路は駆動電流の電流方向を互いに逆方向となる流路を備える。加熱装置の各流路は駆動電流が流れることで磁場を発生する。加熱装置の流路が発生する磁場は、荷電粒子ビームの経路上において互いの流路が生成する磁場を相殺する。これによって、加熱装置が発生する磁場が荷電粒子ビームに対する影響を低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、荷電粒子ビームを用いて、測定、検査、加工等を行う装置に関する。

電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを対象物に照射することによって、対象物の測定、分析、検査を行う測定装置、分析装置、検査装置や、対象物を加工する加工装置が知られている。

このような荷電粒子ビーム装置の一例として、例えば、ＴＦＴ基板に電子ビームを照射し、ＴＦＴ基板から放出される二次電子を検出することによってＴＦＴ基板の欠陥検査を行うＴＦＴ基板検査装置が知られている。

上記したＴＦＴ基板検査装置の他、荷電粒子ビームを用いた測定装置や検査装置、あるいは加工装置では、一般にＴＦＴ基板の検査は常温で行っている。

例えば、ＴＦＴ基板の検査を高温状態で行うことによって、常温では検出が困難であったＴＦＴ基板の欠陥についても、容易に検出を行うことができ、欠陥検出の効率を高めることが期待される。

上記の装置では、対象物を高温に加熱すると共に、処理中の対象物を高温状態を保持する必要があるため、測定装置、検査装置や加工装置内に加熱装置を配置する構成が有効であると考えられる。

加熱装置は、温度制御の容易性から加熱ランプやシーズヒーター等の電流駆動する加熱装置が候補として挙げられる。このような加熱装置では大電流が流れることで、周囲に磁場が発生する。荷電粒子ビームを用いた測定装置、検査装置や加工装置では、荷電粒子ビームの照射位置の位置精度が測定精度、検査精度、加工精度に大きく係わるため、加熱装置によって発生した磁場が荷電粒子ビームに与える影響が極力少ないことが望まれる。

一般に、荷電粒子ビームに対する磁場の影響を抑制する手法としては、荷電粒子ビームの経路や、加熱装置全体を磁気シールド材で覆うなどによってシールドすることが考えられる。

しかしながら、荷電粒子ビームを用いた装置が大型化した場合には、荷電粒子ビームの経路全体を磁気シールド材で覆うことは困難である。また、荷電粒子ビームの経路上には、荷電粒子ビームを制御するためのレンズ系が配置され、また、荷電粒子ビームの照射位置は、通常、磁気シールド材等の構造物を配置するに充分なスペースの余裕がないため、磁気シールド材によって磁場の影響を抑制する手法は有効的と言い難い。

したがって、荷電粒子ビームを用いた装置において加熱装置を設けるには、荷電粒子ビームを正確に制御するという要求と、限られたスペース内において磁場の影響を低減するという要求の２つの要求が求められている。

そこで、本発明は上記課題を解決して、荷電粒子ビーム装置に新たな構成を付加することなく、加熱装置が発生する磁場の影響を低減することを目的とする。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビームとして電子ビームやイオンビームを用いることができる。電子ビームを用いた検査装置として、例えば、電子ビームをＴＦＴ基板に照射しＴＦＴ基板から放出される二次電子を検査するＴＦＴ基板検査装置があり、また、電子ビームを被測定物に照射し被測定物から放出される二次電子や反射電子等を検出して、被測定物の分析を行う分析装置がある。また、イオンビームを被加工物に照射することで微小加工を行うイオンビーム加工装置がある。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、対象物に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置において、対象物を加熱する加熱装置を備える。加熱装置は、荷電粒子ビームの照射位置、又は照射前位置、あるいはその両位置において対象物を加熱する。本発明が備える加熱装置は、駆動電流の供給を受けて対象物を加熱し、この駆動電流が流れる流路は駆動電流の電流方向を互いに逆方向となる流路を備える。この電流方向を互いに逆方向とするための構成として、電流方向が逆方向となるように流路の配置パターンを形成する構成や、形成された流路に流す電流方向を制御する構成とすることができる。

加熱装置の各流路は駆動電流が流れることで磁場を発生する。本発明の加熱装置の流路が発生する磁場は、荷電粒子ビームの経路上において互いの流路が生成する磁場を相殺する。これによって、加熱装置が発生する磁場が荷電粒子ビームに対する影響を低減することができる。

本発明の加熱装置の一態様は、複数の加熱ランプを備える構成である。この複数の加熱ランプを平行配置すると共に、隣接する加熱ランプを流れる電流方向が互いに逆方向となるように駆動電流の供給を制御する。

加熱ランプの配置と駆動電流の電流方向とを上記したように設定することによって、荷電粒子ビームの経路上では、隣接する加熱ランプに流れる電流によって発生する磁場は逆方向となって互いに相殺する。これによって、荷電粒子ビームの経路上での磁場による影響を低減することができる。なお、荷電粒子ビームは、電子ビームに対して適用する他、イオンビームに対しても適用することができる。

本発明は、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた電子ビーム装置を、ＴＦＴ基板検査装置に適用することができる。本発明のＴＦＴ基板検査装置は、ＴＦＴ基板への電子ビームの照射によってＴＦＴ基板を検査するＴＦＴ基板検査装置において、ＴＦＴ基板に電子ビームを照射する検査室と、検査室内にＴＦＴ基板を導入するロードロック室とを備え、検査室及び／又はロードロック室はＴＦＴ基板を加熱する加熱装置を備える。加熱装置は、駆動電流の電流方向を互いに逆方向とする流路を備える構成とする。

加熱装置は、ロードロック室に並列配置した複数の加熱ランプ、及び／又は、検査室に設けるシーズヒーターとすることができる。加熱ランプは、隣接する加熱ランプ電流方向が互いに逆方向となるように配置する。また、シーズヒーターは、駆動電流の電流方向を互いに逆方向となるように配線する。

本発明のＴＦＴ基板検査装置によれば、加熱した状態のＴＦＴ基板に電子ビームを照射して基板検査を行うことができる。その際、電子ビームの経路上では磁場を相殺させることによって、電子ビームに対する磁場の影響を低減することができる。

本発明によれば、荷電粒子ビーム装置に新たな構成を付加することなく、加熱装置が発生する磁場の影響を低減することができる

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明のＴＦＴ基板検査装置１０を説明するための概略図である。ＴＦＴ基板検査装置１は、ＴＦＴ基板９を検査する検査室４、外部とＴＦＴ基板検査装置１との間でＴＦＴ基板９の搬出入を行うロードロック室（ＬＬ室）２、ロードロック室２と検査室４との間でＴＦＴ基板９の搬送を行う搬送室３を有する。

ロードロック室２は、外部と搬送室３との間でＴＦＴ基板９の導出入を行うと共に、導入されたＴＦＴ基板９ａを加熱する加熱装置１を備える。加熱装置１は、大きな熱容量によってロードロック室２内に導入されたＴＦＴ基板９ａを常温から高温検査を行う所定の高温状態まで急速に加熱する装置であり、例えばＩＲ−ランプ等の加熱ランプを用いることができる。また、加熱装置１として加熱ランプ１ａを用いる場合には、輻射熱をＴＦＴ基板９ａに効率よく照射させるための構成として反射板１ｂを設けることができる。

搬送室３は、ロードロック室２と検査室４との間でＴＦＴ基板９の搬送を行う手段であり、例えば搬送ロボット３ａを用いることができる。

検査室４は、導入されたＴＦＴ基板９ｂの基板検査を行うための機構を備える。また、検査室４は、ＴＦＴ基板９ｂを保温して高温状態に保持する加熱装置６を備えることもできる。

基板検査を行う機構は、ＴＦＴ基板検査装置１０が通常に備える機構とすることができ、例えば、ＴＦＴ基板上で電子ビーム等の荷電粒子ビームを走査させる荷電粒子ビーム源や試料ステージ、荷電粒子ビームの走査によって試料から放出される二次電子等を検出する検出器などを備える。図１に示す構成例では、荷電粒子ビーム源として電子ビームを照射する電子銃５を備え、試料ステージ４ａと共に電子ビームを走査する。なお、検出器については省略している。

加熱装置は、検査室４内に必要に応じて設けることができる。検査室４内に加熱装置６を設けた場合には、ロードロック室２内の加熱装置１によって高温に加熱して搬送されたＴＦＴ基板９ｂを高温状態に保持する。加熱装置６は所定の高温状態を維持することを目的としているため、常温から高温に急速に加熱する加熱装置１よりも小さな熱容量で充分であり、例えばフィルムヒーターやシーズヒーター等を用いることができる。この加熱装置６が必要とする熱容量は小さくて済むため、その大きさは小型とすることができ、例えばＴＦＴ基板を支持する試料ステージに内蔵させることで、スペースが制限された検査室４であっても容易に配置することができる。

図２，図３は本発明の加熱装置の構成を説明するための斜視図及び断面図である。

ここで示す構成では、ロードロック室２の上方に検査室４が設けられる。検査室４に導入されたＴＦＴ基板９ａは加熱装置１で加熱された後、搬送室を通って上方の検査室４に搬送される。検査室４に搬送されたＴＦＴ基板９ｂは、電子銃５（５Ａ〜５Ｅ）によって電子ビーム１１（１１Ａ〜１１Ｅ）が照射され、放出された二次電子等を検出器（図示していない）によって検出する。

検査が終了したＴＦＴ基板９ｂは、搬送室を通って再びロードロック室２に搬送される。ロードロック室２に搬送されたＴＦＴ基板９ｃは、ロードロック室２の外部に導出される。

なお、図３では、ロードロック室２と外部との間でＴＦＴ基板を導出入するシャッタ、ロードロック室２と搬送室との間でＴＦＴ基板を搬送するシャッタ等については省略している。

加熱装置１は、ロードロック室２において、複数の加熱ランプ１ａを所定間隔で並設することで構成される。図２，３では、加熱ランプ１Ａ〜１Ｇを互いに所定の間隔を開けると共に平行させて配設する。並設した各加熱ランプ１Ａ〜１Ｇには、隣接する加熱ランプの電流方向が互いに逆方向となるように駆動電流を流す。図３中に示す加熱ランプ１Ａ〜１Ｇでは、駆動電流の電流方向を“・”と“×”の記号で示している。ここで、“・”は紙面の裏側から表側に向かう電流方向を示し、“×”は紙面の表側から裏側に向かう電流方向を示している。

図３の例は、加熱ランプ１Ａ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｇは紙面の表側から裏側に向かう方向に駆動電流が流れ、加熱ランプ１Ｂ，１Ｄ，１Ｆは紙面の裏側から表側に向かう方向に駆動電流が流れる場合を示している。これによって、隣接する加熱ランプの駆動電流の電流方向は互いに逆方向となる。

各加熱ランプ１Ａ〜１Ｇに流れる駆動電流は周囲に磁場１２を形成する。磁場１２は、検査室４内において電子ビーム１１Ａ〜１１Ｆの経路領域にも形成される。図３では、例えば、電子ビーム１１Ａの経路領域には、加熱ランプ１Ａ〜加熱ランプ１Ｇが形成する磁場１２Ａ〜１２Ｇが形成される。

なお、磁場強度は距離が長くなるほど小さくなるため、ここでは一つの電子ビームの経路領域に対して、距離が短い２つの加熱ランプが形成する２つの磁場について示している。例えば、電子ビーム１１Ａの経路領域に対しては、加熱ランプ１Ａが形成する磁場１２Ａと加熱ランプ１Ｂが形成する磁場１２Ｂを示し、電子ビーム１１Ｂの経路領域に対しては、加熱ランプ１Ｂが形成する磁場１２Ｂと加熱ランプ１Ｃが形成する磁場１２Ｃを示している。

各磁場１２Ａ〜１２Ｇの磁束の方向は、加熱ランプ１Ａ〜１Ｇに流れる駆動電流の電流方向によって定まる。例えば、加熱ランプ１Ａ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｇが形成する磁場１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅ，１２Ｇの方向は、駆動電流が紙面の表側から裏側に向かって流れるため、図３中の左から右に向かう方向となり、熱ランプ１Ｂ，１Ｄ，１Ｆが形成する磁場１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆの方向は、駆動電流が紙面の裏側から表側に向かって流れるため、図３中の右から左に向かう方向となる。電子ビームの経路領域には、複数の加熱ランプ１が形成する複数の磁場が形成され、これらの複数の磁場により合成磁場が形成される。

図４は、電子ビームの経路領域に形成される合成磁場を説明するための図である。図４では、電子銃５から放出された電子ビーム１１の経路領域に、加熱ランプ１Ｘにより発生する磁場１２Ｘと加熱ランプ１Ｙにより発生する磁場１２Ｙが形成される状態を示している。なお、図４では、各磁場を１本の磁束線で示しているが、この磁束線は一例であり、電子ビーム１１の経路領域の全体に形成される。なお、経路領域上の磁場強度は、加熱ランプからの距離に依存する。

加熱ランプ１Ｘに対して紙面の表側から裏側に向かって駆動電流を流すと、電子ビーム１１の経路領域には図の左から右に向かう磁場１２Ｘが形成される。また、加熱ランプ１Ｙに対して紙面の裏側から表側に向かって駆動電流を流すと、電子ビーム１１の経路領域には図の右から左に向かう磁場１２Ｙが形成される。なお、電子ビーム１１に影響を与える磁場方向は、電子ビーム１１のビーム方向に対して直交する方向であるため、ここでは、磁場の方向成分の内で、電子ビーム１１のビーム方向と直交する磁場成分についてのみ考慮し、直交しない方向成分については省略している。

これらの磁場１２Ｘと磁場１２Ｙの方向は、電子ビーム１１の経路領域において互いに逆方向であるため、両磁場は互いに相殺される。これにより、合成磁場の磁場成分の内で、電子ビーム１１のビーム方向に対して直交する方向の磁場成分は低減される。

なお、図４では、２本の加熱ランプにより形成される合成磁場について示し、他の加熱ランプによる磁場については省略している。電子ビーム１１の経路領域には、他の加熱ランプによる磁場も形成されるが、加熱ランプからの距離が長くなることから磁場強度が小さく、また、これらの磁場についても同様に相殺される。

また、加熱装置１の内、端部に配置された加熱ランプ装置により発生する磁場については、相殺する磁場が存在しない場合がある。このような場合には、ＴＦＴ基板９の長さ（あるいは幅）に対して加熱装置１の長さ（あるいは幅）を大きくする構成や、磁気シールドによって、端部での磁場の相殺の不均一による影響を低減することができる。

図５は、電子ビームの経路領域において、ビーム方向と直交する方向の磁場成分が相殺される状態を説明するための斜視図である。ここでは、加熱ランプ１Ｘ，１Ｙ，１Ｚが形成する磁場について示している。

加熱ランプ１Ｘ及び加熱ランプ１Ｚに流れる駆動電流の電流方向と、加熱ランプ１Ｙに流れる駆動電流の電流方向とを互いに逆方向として場合には、加熱ランプ１Ｘが発生する磁場１２Ｘの磁場方向と、加熱ランプ１Ｙが発生する磁場１２Ｙの磁場方向とは逆方向となって、少なくとも電子ビーム１１Ｘのビーム方向と直交する方向の磁場成分は相殺される。また、加熱ランプ１Ｚが発生する磁場１２Ｚの磁場方向と、加熱ランプ１Ｙが発生する磁場１２Ｙの磁場方向とは逆方向となって、少なくとも電子ビーム１１Ｙのビーム方向と直交する方向の磁場成分は相殺される。

この磁場成分の相殺によって、電子ビーム１１は磁場による影響が低減され、磁場による電子ビームの照射位置のずれを低減することができる。

図６，７は、加熱ランプに流す駆動電流の電流方向と同一方向とした場合を説明するための概略断面図、及び斜視図である。加熱ランプ１Ｘ，１Ｙ，１Ｚに対して同方向に駆動電流を流すと、電子ビーム１１Ｘの経路領域にはそれぞれ同方向の磁場１２Ｘ，１２Ｙが形成され、互いに相殺されることがないため合成磁場１３ＸＹが形成される。また、電子ビーム１１Ｙの経路領域にはそれぞれ同方向の磁場１２Ｙ，１２Ｚが形成され、互いに相殺されることがないため合成磁場１３ＹＺが形成される。

この合成磁場１３ＸＹ，１３ＹＺは、電子ビームのビーム方向と直交する方向の成分を有していているため、電子ビーム１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚはこの合成磁場による影響を受けて変位し、電子ビームの照射位置にずれが生じることになる。

加熱装置１は、上記した構成に加えて、反射板１ｂ及び均熱板１ｃを備える。反射板１ｂは、加熱ランプ１からの輻射熱をＴＦＴ基板９ａ側に反射する部材であり、Ａｌ（アルミニュウム）等の素材の表面を鏡面仕上げすることで構成することができる。また、均熱板１ｃは、加熱ランプ１ａからの輻射熱を受けて加熱される。加熱ランプ１ａから直接に伝達される輻射熱による加熱は不均一であるため、このままＴＦＴ基板を加熱すると、加熱ランプ１ａに対する位置関係によって温度分布が不均一となる。

加熱ランプ１ａとＴＦＴ基板９ａとの間に配置した均熱板１ｃは、この加熱ランプ１ａによる加熱の不均一さを解消して、ＴＦＴ基板９ａの温度分布を一様にする。加熱された均熱板１ｃは、良好な熱伝導性によって均一な温度分布となり、ＴＦＴ基板９ａを均一に加熱する。

なお、ここでは、隣接する加熱ランプの電流方向が互いに逆方向となるように駆動電流を流しているが、隣接する２本の加熱ランプを組とし、隣接する２本の加熱ランプを単位として電流方向が互いに逆方向となるように駆動電流を流してもよい。

図８は加熱装置の他の構成例を説明するための図である。図８に示す加熱装置は抵抗線を配設してなるシーズヒーターの例である。

図８（ａ）に示す加熱装置７は、抵抗線７ａ，７ｂを並設した短冊状に形成してなり、抵抗線７ａと抵抗線７ｂとは流れる駆動電流の電流方向は逆方向となる。

また、図８（ｂ）に示す加熱装置７は、図８（ａ）の配設パターンに加えてその端部の両側にも抵抗線７ｃを配設する構成である。これにより、端部において駆動電流の電流方向を逆方向とする。また、図８（ｃ）に示す加熱装置７は、抵抗線７ｅを螺旋状に配設する構成である。

なお、上記した加熱装置を駆動する駆動電源は、直流電源あるいは交流電源のいずれとすることもできる。

直流電源を用いる場合には、例えば、加熱ランプが備える端子と、電源の正電圧及び負電圧の端子との接続関係を定めることで、駆動電流の電流方向が逆方向となるように設定することができる。

また、交流電源を用いる場合には、例えば、隣接する加熱ランプに流す電流の位相が逆方向となるように交流電流を制御することで、駆動電流の電流方向が逆方向となるように設定することができる

本発明は、荷電粒子ビームを用いた測定装置、検査装置、あるいは加工装置に適用することができる。

本発明のＴＦＴ基板検査装置１０を説明するための概略図である。 本発明の加熱装置の構成を説明するための斜視図である。 本発明の加熱装置の構成を説明するための断面図である。 電子ビームの経路領域に形成される合成磁場を説明するための図である。 電子ビームの経路領域において、ビーム方向と直交する方向の磁場成分が相殺される状態を説明するための斜視図である。 加熱ランプに流す駆動電流の電流方向と同一方向とした場合を説明するための概略断面図である。 加熱ランプに流す駆動電流の電流方向と同一方向とした場合を説明するための斜視図である。 加熱装置の他の構成例を説明するための図である。

符号の説明

１…加熱装置、１ａ，１Ａ〜１Ｇ、１Ｘ，１Ｙ，１Ｚ…加熱ランプ、１ｂ…反射板、１ｃ…均熱板、２…ロードロック室、３…搬送室、３ａ…搬送ロボット、４…検査室、４ａ…試料ステージ、５，５Ａ〜５Ｅ…電子銃、６…加熱装置、７…加熱装置、７ａ〜７ｅ…抵抗線、９，９ａ，９ｂ，９ｃ…ＴＦＴ基板、１０…ＴＦＴ基板検査装置、１１，１１Ａ〜１１Ｆ，１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚ…電子ビーム、１２，１２Ａ〜１２Ｆ，１２Ｘ，１２Ｙ…磁場、１３ＸＹ，１３ＹＺ…合成磁場。

Claims (6)

1. 対象物に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置において、
   前記荷電粒子ビームの照射位置及び／又は照射前位置において対象物を加熱する加熱装置を備え、
   前記加熱装置は、駆動電流の電流方向を互いに逆方向とする流路を備える、荷電粒子ビーム装置。
2. 前記各流路は、前記荷電粒子ビームの経路上において、互いの流路が生成する磁場を相殺する磁場成分を生成する、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
3. 前記加熱装置は複数の加熱ランプを備え、
   当該複数の加熱ランプを平行配置し、
   隣接する加熱ランプの駆動電流の電流方向を互いに逆方向とする、請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム装置。
4. 前記荷電粒子ビームは電子ビームである、請求項１乃至３に記載の荷電粒子ビーム装置。
5. ＴＦＴ基板への電子ビームの照射によってＴＦＴ基板を検査するＴＦＴ基板検査装置において、
   ＴＦＴ基板に電子ビームを照射する検査室と、
   前記検査室内にＴＦＴ基板を導入するロードロック室とを備え、
   前記検査室及び／又は前記ロードロック室はＴＦＴ基板を加熱する加熱装置を備え、
   前記加熱装置は、駆動電流の電流方向を互いに逆方向とする流路を備える、ＴＦＴ基板検査装置。
6. 前記加熱装置は、前記ロードロック室に並列配置した複数の加熱ランプ、及び／又は、 前記検査室に設けるシーズヒーターであり、
   前記加熱ランプは、隣接する加熱ランプ電流方向が互いに逆方向となるように配置し、
   前記シーズヒーターは、駆動電流の電流方向を互いに逆方向となるように配線する、請求項４に記載のＴＦＴ基板検査装置。

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